[發明專利]異氰酸酯混合物、聚氨酯硬泡及其制備方法

有效

• 申請號: 202111470179.3
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN113943412B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 邢益輝;張蒙蒙;李霞;傅振華
• 申請（專利權）人: 紅寶麗集團股份有限公司;南京紅寶麗聚氨酯有限公司
• 主分類號: C08G18/50
• 分類號: C08G18/50;C08G18/76;C08G18/78;C08J9/14;C08G101/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 崔立青

本申請公開了異氰酸酯混合物，其包括異氰酸酯I和分散質，以異氰酸酯I和分散質的總質量為基準，所述分散質的質量占比為0.05～20％，在該異氰酸酯混合物中，該分散質呈分散狀液滴，該液滴的平均粒徑為1nm～1000nm。其次本申請還公開了采用異氰酸酯混合物所制備的聚氨酯硬泡以及該聚氨酯硬泡的制備方法。本申請使分散質在異氰酸酯混合物中呈液滴狀態，使硬質聚氨酯泡沫的導熱系數得到降低。

技術領域

本發明屬于聚氨酯材料領域，具體涉及異氰酸酯混合物、聚氨酯硬泡以及該聚氨酯硬泡的制備方法。

背景技術

導熱系數是硬質聚氨酯泡沫材料的重要特性之一，導熱系數越低，說明聚氨酯泡沫的絕熱效果越好，終端應用的能耗越低。影響硬質聚氨酯泡沫導熱系數的因素有很多，如原料組成、發泡劑類型、工藝條件等，其通過對泡沫組成、泡孔結構或泡孔內氣體類型的改變來實現對絕熱效果的調節，比如現有技術常采用的幾種方法：

(1)使用低導熱系數的發泡劑。發泡劑自身的導熱性是影響硬質聚氨酯泡沫導熱系數的主要因素之一。不同類型的發泡劑之間導熱系數差異較大，如正丁烷的導熱系數為15.3mW/(m·K)，環戊烷的導熱系數為12.0mW/(m·K)。相比之下，若想使聚氨酯泡沫的導熱系數低，最好選用環戊烷作為發泡劑，但是環戊烷體系具有低溫尺寸穩定性差、易造成泡沫溶脹等缺點。為了彌補環戊烷的缺點，常使用低沸點的正丁烷與之共混，但是共混后導熱系數大幅升高，因而不能滿足市場對降低能耗的高標準要求。

(2)組合聚醚配方的優化。組合聚醚是硬質聚氨酯泡沫的主要原料，通常由聚醚多元醇、聚酯多元醇、胺類催化劑、泡沫穩定劑等物質組成。通過對組合聚醚配方的優化可以提高發泡劑在原料中的溶解度、優化泡孔結構，進而降低硬質聚氨酯泡沫的導熱系數。但是無論對配方如何優化，組合聚醚對發泡劑的溶解量是有限的，因此其對導熱系數的優化效果有限。

因此，如何進一步降低導熱系數，特別是在給定的發泡體系下如何較大程度的降低導熱系數仍然是本領域的研究熱點。

發明內容

本發明所要解決的問題是：在現有發泡體系下，進一步降低硬質聚氨酯泡沫的導熱系數，為達到該目標，本申請首先提供如下技術方案：

本發明首先提供了一種異氰酸酯混合物，其包括異氰酸酯I和分散質，以異氰酸酯I和分散質的總質量為基準，所述分散質的質量占比為0.05～20％，在該異氰酸酯混合物中，該分散質呈分散狀液滴，該液滴的平均粒徑為1nm～1000nm。

異氰酸酯是聚氨酯的主要原料之一，具有較高的反應活性，通常是將其作為單一組分直接與組合聚醚發生反應。本申請的發明人在研究過程中意外發現，在異氰酸酯中加入一定比例和粒徑的分散質，有利于進一步降低硬質聚氨酯泡沫的導熱系數，降低幅度最高可達到原導熱系數的20％。但是當分散質的質量占比小且粒徑小時，作用不明顯；當分散質的質量占比大且粒徑大時，則混合物的穩定性差，分散質液滴會合并使粒子直徑變大，不利于導熱系數的優化。為了兼顧更低的導熱系數和更好的異氰酸酯混合物穩定性，優選分散質的質量占比為0.20～14％，平均粒徑為5～770nm，更為優選分散質的質量占比為0.47～11.50％，平均粒徑為10～600nm。

進一步的，為了調整泡孔的生長速度，優化泡孔各向異性，提高泡沫骨架強度，所述異氰酸酯I為多亞甲基多苯基多異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯或改性甲苯二異氰酸酯中的至少一種。優選異氰酸酯I的NCO％為25～48.2wt％。